低温下投加臭氧操控丝状菌胀大的生产性实验研讨
作者： 山东智信环保科技 来源： 山东智信环保科技 发布时间：2016-04-08
低温下投加臭氧操控丝状菌胀大的生产性实验研讨
摘要：某污水处理厂的生物处理单元选用MSBR技术，该厂在低温条件下丝状菌许多繁衍，菌丝向外延伸使得菌胶团之间交错缠绕，致使污泥絮体松懈、沉降功用变差，泥水别离功率降低乃至呈现出水跑泥的景象。为处理这个问题，向体系投加低剂量臭氧，使其与回流污泥反响。对体系DSVI、MLSS、MLVSS等值进行监测，并定时镜检调查污泥絮体形状。投加臭氧后体系DSVI值全体呈降低趋势，污泥絮体也更加密实。成果表明，低剂量的臭氧与活性污泥反响能够按捺丝状菌的成长和改进污泥絮体构造，改进沉降功用，操控了污泥胀大的发作。一起臭氧反响并没有损坏别的微生物的代谢功用，确保了出水水质合格。
在低温条件下很容易发作污泥胀大，致使污泥絮体松懈、质量变轻、沉积紧缩功用变差，严峻时会形成污泥许多流失, 影响出水水质。活性污泥胀大有两种类型:一是因为丝状菌的许多繁衍而致使的丝状菌型污泥胀大;二是因为高粘性物质累积致使的非丝状菌型污泥胀大。在实际运转中，95%的污泥胀大是由丝状菌致使的，因而怎么操控丝状菌的成长变成研讨的要点。
操控丝状菌污泥胀大的办法有许多，如投加药剂、调控环境和代谢机制等。Ekama以为操控丝状菌最有用的办法是投加消毒剂，特别是氯。Jenkins推行了消毒剂操控污泥胀大的办法，可是该办法也存在限制，如搅扰硝化与反硝化、添加出水浊度和COD浓度以及降低生物除磷功用等。Van Leeuwen以为臭氧能够代替别的氧化剂和消毒剂用于操控污泥胀大，首要优势在于臭氧反响后无残留而且不会添加盐度，别的还能够进步体系的出水水质。
1 资料与办法
1.1 污水处理厂简介
青岛某污水处理厂选用ＭＳＢＲ技术，首要处理高浓度日子污水，规划处理才能为16×104 m3/d，其规划进水COD、BOD5、SS、TN、NH3-N、ＴＰ别离为750、350、400、70、53、6.5 mg/L，出水水质请求到达一级A规范。
MSBR同步脱氮除磷技术有多种运转办法，该厂生物处理单元通常选用A2/O和SBR相联系的运转办法，其平面布置如图1所示。其间，1#和7#是SBR池，2#是污泥浓缩池（泥水别离池），3#是预缺氧池（具有浓缩污泥的功用），4#是厌氧池，5#、5#A是缺氧池，6#是主曝气池（含缺/好氧切换功用），1#A和7#A是缺/好氧池。污水在MSBR池中先后经过厌氧池（4#）、缺氧池（5#、5#A）、主曝气池（6#）、SBR池（1#、1#A或7#、7#A）,总水力停留时间为27.1 h。实验时期，泥龄操控在15~25 d，好氧区（主曝气池）溶解氧维持在2~4 mg/L，污泥浓度维持在3 000~6 000 mg/L，温度为10~27 ℃。
2 实验办法
该厂二级生物处理分为5个并排的体系（A、B、C、D、E），选取C线作为研讨目标。实验进程中运用轴流泵从预缺氧池（3#）底部抽取活性污泥，然后输送至臭氧反响区。其间有些污泥经过文丘里管发作负压，与臭氧发作器发作的臭氧敏捷混合反响。与臭氧混合后的污泥与旁侧管流过的大有些污泥再次混合，经过管道反响器后，被送至主曝气区始端(6#A)。经过不断循环使得整个体系的污泥与臭氧充沛反响。实验污泥取自预缺氧池，因其具有浓缩功用，与臭氧反响后被送至主曝气区始端，这么能够充沛利用臭氧反响发作的氧气，一起又不损坏前端的厌氧和缺氧环境。
臭氧发作体系的最大臭氧产值为5 kg/h，首要由液氧罐（10 m3）、汽化器、臭氧发作器以及自控设备组成。
1.3 剖析办法
每日监测好氧池末端的MLSS、MLVSS、DSVI以及进出水水质指标，剖析臭氧对活性污泥生化功用的影响。定时取好氧池、预缺氧池以及臭氧处理后的活性污泥，运用显微镜调查絮体构造及丝状菌成长情况。
2 成果与评论
归纳思考体系运转和外界环境条件，将实验分为两大时期。第一时期为2014年2月—6月的升温时期，第二时期为10月—12月的降温时期。在第一时期，有两次接连投加臭氧的进程，用A和B表示;第二时期只要一个接连投加臭氧的进程即C进程。
A进程中在2014年3月9日开端投加臭氧，初始投量为2.72 g/kgVSS，为了更快地调查到臭氧对活性污泥沉降功用的影响，于3月27日将臭氧投加量进步到4.64 g/kgVSS，而到4月3日再次进步到5.12 g/kgVSS。而B、C进程的臭氧投加量别离操控在5.12、2.71 g/kgVSS。
2.1 臭氧对活性污泥沉降功用的影响
2.1.1 升温进程的沉降功用剖析
在投加臭氧之前（2014年2月1日—3月9日），水温由11 ℃升到14 ℃， MSBR体系虽然处在升温进程，但DSVI值并没有随水温的上升而降低，反而稍微上升，平均值为270 mL/g
在A时期水温由14 ℃升到16.8 ℃，DSVI值由302 mL/g降至132 mL/g，平均值为203 mL/g。3月17日因为曝气体系改变致使DO浓度降低，使得DSVI值稍微上升,可是全体呈降低趋势。
在第一时期后期进步了臭氧的投加量，DSVI值持续降低，但趋势减缓,与前期对比沉降功用并没有显着的改进，而且也许因为臭氧与活性污泥反响时间较短，在主曝气区始端仍能检测到臭氧的存在。进步臭氧的投加量形成了臭氧的糟蹋,也也许危害活性污泥的别的生化功用。因而在C进程挑选较低的臭氧投加量。
臭氧设备发作毛病时期（4月15日—5月5日），体系内温度由16.8 ℃上升至17.8 ℃，DSVI值由132 mL/g上升至156 mL/g，平均值为144 mL/g。和之前作用相同，体系内DSVI值并没有随水温的上升而降低。
在B时期，水温由17.8 ℃上升至22 ℃，DSVI值由145 mL/g降低至95 mL/g，平均值为117 mL/g,污泥的沉降功用得到极大进步。
6月8日污泥循环泵发作毛病，致使臭氧投加再次中止，DSVI值随之呈现小幅度上升。因为此刻温度已到达22 ℃以上，活性污泥体系全体杰出，微生物代谢才能较低温条件下有了很大进步，此刻臭氧关于活性污泥沉降功用的影响减小，故以后中止投加臭氧。
归纳思考升温进程实验，在A、B进程中DSVI值逐步减小，沉降功用得到改进。而在投加臭氧前，DSVI值并未随温度上升而降低，而且在两次臭氧设备损坏时期DSVI值又有所上升，臭氧设备正常运转后DSVI值持续减小，沉降功用得到持续改进。
思考到外界环境的影响，第一时期的实验处在全体升温的进程，故持续展开从高温到低温的降温实验来验证臭氧对丝状菌胀大的按捺作用。
2.1.2 降温进程的沉降功用剖析
投加臭氧之前，水温降至20 ℃，此前微生物代谢活性较高，活性污泥全体功用较好，DSVI值并未发作很大改变，根本维持在130 mL/g。
在C时期水温由20 ℃降到14 ℃，可是其DSVI值却由126 mL/g降至111 mL/g，平均值为116 mL/g(见图3)。虽然时期呈现数次动摇可是全体呈降低趋势，DSVI值并没有随水温降低而增大，这与升温进程的实验成果相一致。
别的，在12月5日—25日臭氧设备损坏时期，水温根本维持在 14 ℃上下，DSVI值并没有当即变大，而是在8 d以后开端缓慢上升，由107 mL/g上升至122 mL/g，待设备正常运用后DSVI值又呈现降低趋势。这也与第一时期设备损坏时期DSVI值改变相吻合。
可是与升温进程实验不相同的是，这次损坏之初沉降功用并没有当即变差，阐明臭氧的接连投加使活性污泥构造发作了改变，在短时间内能够反抗外界温度持续降低，坚持沉降功用不受影响。
对比于2013年冬天的降温进程，全体DSVI值(110~210 mL/g)显着要小。联系第一时期的实验成果表明，在低温条件下，经过向MSBR体系中投加臭氧能够按捺丝状菌的成长，改进活性污泥的沉降功用。即便中止投加，依然能够在必定时间内反抗外界不利条件而坚持杰出的沉降功用。
2.2 臭氧对活性污泥絮体构造的影响
在投加臭氧1个月后，主曝气池内的丝状菌有所削减，而且丝状菌菌丝开端变短。在400倍显微镜下可显着调查到丝状菌的断点，且随实验的进行则断点数量增多，越来越多的菌丝变短。投加臭氧3个月后，丝状菌菌丝持续变短，数量上也有所削减,污泥絮体因而变得更加紧实(见图4)。这与沉降功用逐步变好的成果相吻合。
别的，在A段接连投加臭氧进程中，跟着臭氧投量的递加,即便丝状菌的解絮、开裂及掉落程度加强，但污泥的沉降功用并没有显着进步。
2.3 臭氧对惯例水质指标的影响
有文章指出大剂量地投加臭氧也许会影响体系内微生物的代谢活性，使出水水质恶化。实验时期天天监测MSBR体系C线出水水质，成果见表2。
经过出水COD、NH3-N、SS浓度以及相应去掉率来表征活性污泥体系的运转情况。实验时期为确保出水TN、TP浓度合格额定投加了乙酸钠和铁盐，因而不再剖析这两个指标的改变。别的思考到污水处理厂天天进水的水质和水量都有较大改变，因而核算体系的有机负荷和氨氮负荷以反映体系的实际运转条件。
在实验进程中，好氧池DO、泥龄及别的运转条件均依照以往经历进行操控。测定显示，虽然出水COD浓度有所动摇，但全体处在50 mg/L以下，去掉率在90%以上，平均值更是到达95%摆布。在A进程的投加臭氧时期，其出水COD值相对投加前没有显着改变。在B进程投加臭氧后出水COD浓度有所上升，剖析其因素首要是有机负荷到达0.173 6 kg/(kgVSS·d)，已超出0.15 kg/(kgVSS·d)的规划负荷。在C进程投加臭氧时期其出水COD浓度有所降低，因素为投加前有机负荷高达0.287 4 kg/(kgVSS·d)。由此可见，低剂量臭氧没有影响体系对ＣＯＤ的去掉。
因为硝化细菌归于自养菌,外界坏境改变很容易影响其代谢活性，使得活性污泥的硝化功用受到损坏。臭氧如别的氧化剂相同在杀死丝状菌的一起也会损坏硝化细菌。为此展开了烧杯实验，取臭氧反响前后活性污泥测验硝化速率，成果如图5所示。经臭氧氧化后硝化速率均有所减小，降幅在7%摆布，可是在监测时期根本呈上升趋势，这也与跟着温度进步微生物代谢才能进步的现实相符。
只要在A进程的前期呈现出水氨氮浓度添加、去掉率降低的景象，但在后期又趋于安稳。其也许是由两方面因素形成的，第一，该时期的氨氮负荷和有机负荷逐步添加，特别是氨氮负荷的进步幅度较大。另一方面，臭氧氧化也许会影响硝化细菌活性。而后期出水水质趋于安稳，一方面得益于负荷的降低，另一方面也许是硝化细菌已习惯臭氧的环境，从后两个臭氧投加进程也能够得到验证。C进程虽处在降温时期，而且有机负荷和氨氮负荷均较高，但出水水质根本安稳。
实验时期出水SS浓度动摇较大，其更多是受体系安稳性的影响。调查发现，除A进程投加臭氧后呈现SS浓度逐步增大外，其他两次都是比投加前有所减小，特别C进程的作用最为显着。实验之初思考过臭氧对活性污泥絮体的作用，经过镜检剖析发现污泥絮体的确对比松懈，絮体之间的交联程度降低，可是并没有添加体系出水的SS值，相反进步了出水SS的安稳性。
经过上述剖析，以为有机负荷和氨氮负荷对整个体系的运转起着至关重要的作用。在三次投加臭氧进程中，对比于体系的规划负荷而言,其有机负荷别离进步到103.5%、115.7%、121.3%，首次和第三次投加臭氧时氨氮负荷更是远远超过规划负荷，别离进步到132.9%、159%。在这种高负荷条件下进行臭氧氧化实验能够充沛阐明臭氧对微生物活性和出水安稳性的影响，然后消除规划余量带来的误差,进步实验的可信度。
3 定论
在低温条件下，经过向活性污泥体系中投加低剂量臭氧能够按捺丝状菌的成长，改进活性污泥的絮体构造，进步泥水别离功率。即便中止投加，依然能够在必定时间内反抗外界不利条件,坚持杰出的沉降功用。在投加臭氧前期也许会影响活性污泥的处理作用，但从长时间运转成果来看投加臭氧能够进步体系的处理才能和抗冲击负荷功用。
